Химия и химические технологии / 5. Фундаментальные

проблемы создания новых материалов и технологий

Безруких Н.С., Безруких Е.Г.

ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

НПО «Пульсар», г. Красноярск, Россия

ФОТОЛИЗ РАСТВОРЕННОГО В ВОДЕ ОЗОНА

Озонные технологии находят все большее применение. В частности, озон применяется для улучшения качества и обеззараживания воды в плавательных бассейнах и фасованной воды.

Доза озона, вводимого в воду, при этом определяется фактором оптимизации СТ, представляющим собой произведение концентрации растворенного озона, мг/л, на время контакта, мин. Его величина зависит от температуры воды и водородного показателя рН. Так при значениях рН=6,0…9,0 и температуре воды 24 ⁰С величина СТ=0,48 [1]. В этом случае обеспечивается гарантия обеззараживания воды с вероятностью 99%. Так при времени контакта озона с водой 4 мин концентрация растворенного озона в воде должна быть не менее 1,2 мг/л.

Одновременно с этим нормативными документами [2], [3] регламентируется концентрация озона, растворенного в воде, как перед подачей ее в ванну бассейна, так и при подаче на розлив фасованной воды. Она должна быть была не более 0,1 г/м³.

Растворенный в воде озон не стабилен и подвержен самораспаду, но для снижения его концентрации до величины 0,1 мг/л необходимо определенное время. Для этого нужно подать воду в буферную емкость, либо на фильтры с активным углем [4]. Как правило, реализация любого из этих методов снижения концентрации озона в воде требует оборудования, обладающего значительными массогабаритными характеристиками. Не всегда имеется возможность его установить, особенно при дефиците площадей.

В настоящей работе рассматривается альтернативный метод снижения концентрации растворенного озона в воде. Известно, что озон практически полностью поглощает ультрафиолетовое излучение в пределах полосы Хартли, в области 200…300 нм (эффект фотолиза). В первичном акте фотолиза озона образуется атомарный кислород:

О₃ + hn → О₂ + О.

На втором этапе процесса происходит реакция атомарного кислорода с водой с образованием гидроксида ОН [5]:

О + Н₂О →2ОН.

Радикал ОН является окислителем даже более сильным, чем озон. Он сразу же вступает в реакцию с органическими веществами, находящимися в воде, усиливая действие озона.

Возможность применения ультрафиолета для разложения озона, растворенного в воде, проверялась экспериментально на лабораторной установке. Лабораторная установка состояла из бака объемом 50 л, наполненного водой, циркуляционного насоса, эжектора газожидкостного, озонатора, ртутной ультрафиолетовой лампы, снабженной кварцевым чехлом (λ = 254 нм), измерителя окислительно-восстановительного потенциала Eh.

Исходная вода имела водородный показатель рН=7,1, температуру 23 ⁰С. Концентрация озона в газе, вводимого в воду составляла 70 мг/л.

Результаты измерений приведены на графике, изображенном на рис. 1.

На первом этапе эксперимента, до двенадцатой минуты ультрафиолетовая лампа была выключена, и происходил только контакт озона с водой. Степень насыщения воды озоном контролировалась измерением параметра Eh. Через 12 мин работы в таком режиме величина окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) достигла величины Eh=840 мВ. В точке Eh=800 мВ был произведен забор пробы, в которой йодометрическим методом измерялась концентрация озона С_оз,. Величина С_оз=0,9 мг/л.

Рис. 1 – График изменения ОВП

В начале тринадцатой минуты измерений была включена ультрафиолетовая лампа. В течение одной минуты параметр Eh по инерции продолжал расти, а затем, как видно из графика, начал падать. На двадцать шестой минуте при значении Eh=265 мВ снова производился забор пробы, и в ней измерялась концентрация озона. Йодометрический метод показал, что при этом С_оз≤0,1 мг/л.

Таким образом, проведенные измерения подтвердили возможность эффективного снижения концентрации озона, растворенного в воде, воздействием ультрафиолетового излучения при использовании его для улучшения качества и обеззараживания воды в плавательных бассейнах и при розливе фасованной воды.

Литература:

1. Бо, Л. Практика озонирования в обработке питьевой воды / Л. Бо, Г.Н. Герасимов // Водоснабжение и санитарная техника – 2000. – №1, С. 26.

2. Плавательные бассейны. Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды. Контроль качества: СанПиН 2.1.2.1188-03.

3. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества: СанПиН 2.1.4.1116-02.

4. Безруких, Н.С. Решение проблемы остаточного озона при озонировании воды в плавательных бассейнах / Н.С. Безруких, Е.Г. Безруких // Дни науки-2006: Материалы II научно-практической конференции. Том 13. - Экология. – Днепропетровск: Наука и образование, 2006. – С. 19-23.

5. Лунин, В.В. Физическая химия озона / В.В. Лунин, М.П. Попович, С.Н. Ткаченко. – М.: изд-во МГУ, 1998. - 480 с.